浅谈煤矿通风系统的安全性及优化设计
时间：2021-01-21 08:01:37 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】近年来，各地煤矿安全事故频繁发生，分析事故产生的原因我们可以知道，大部分瓦斯爆炸或火灾事故都是由于煤矿内部通风不畅造成的，因此对煤矿通风系统的安全优化设计显得尤为重要。因此煤矿必须对通风系统的安全性能和稳定性能及时检查，坚持预防为主的原则，发现隐患立即处理，保证煤矿通风系统安全稳定运行。本文详细分析了煤矿通风系统的安全性及稳定性，并结合笔者实际工作经验，针对保证煤矿通风系统的安全稳定性提出了优化设计方案。
【关键词】煤矿通风；安全性；稳定性；优化设计
一、前言
煤矿的通风系统主要包括：通风网络、动力以及控制设施等构成，它是一套完整的系统，煤矿通风系统的作用主要是为井下的作业区域持续提供新鲜空气，把作业区的污浊空气及时排出。通常情况下，风流从进风井进入井下，在矿井下流经各个作业区域，最后从回风井将污浊空气排出矿井。在进行煤矿开采作业时，通风系统向矿井下的各个作业地点持续的输送新鲜空气，确保井下作业的矿工能够呼吸顺畅，同时通风系统会将一些煤矿作业时产生的粉尘和其他有害气体从回风井排出，最大程度的降低有害物质对职工身体的伤害，为职工提供一个良好的作业环境。
可以这样说，煤矿的通风系统是否正常稳定，直接影响着煤矿企业的生产管理、安全管理和经济效益。在煤矿企业正常生产中，煤矿通风系统的设计如果不合理，对于煤矿开采能力和事故预防能力将会极大削弱，从而让煤矿企业的经济收益降低。因此，为了增强煤矿作业的抗灾能力，保证煤矿企业的经济效益，必须对煤矿通风系统进行优化设计，保证其处于安全稳定的运行状态。
二、煤矿通风系统安全性及稳定性
（一）煤矿通风系统安全性
煤矿通风系统在实际运行的过程中，必须要保持该系统各项工作参数稳定。作为煤矿通风系统主要工作能力的判定依据，矿井下的通风网络的风量是否能够合理分配直接影响着矿井巷道中是否具有充足的清洁空气和风量。一是要避免使用通风系统时因考虑经济问题而不能在第一时间向开采区域输送充足新鲜的空气；二是要避免开采区域无法保持良好的气候条件；三是要避免无法使各种粉尘及有害物质降低到一定的范围内；四是要避免出现安全状况时不能对风流方向和风量及时进行有效控制。同时，由于煤矿开采活动始终在进行，矿井下很多通风道都会出现不同程度的老化，这对于通风系统的安全运行有着很大的影响，在煤矿通风系统运行过程中，常常会出现因通风设施突变而导致通风参数产生变化，影响通风系统的正常运作。可见通风系统是一个动态的系统，它具有随机性的特点，矿井下的通风网络会随着煤矿生产而不断变化，这种变化将有可能影响到通风系统的其他参数。
（二）煤矿通风系统稳定性
在对煤矿通风系统进行管理的过程中，必须保证矿井各个分支能够具有持续的稳定性，如果煤矿通风系统的分支风阻产生变化，通风系统必须确保各个需要用风的工作区域的送风能够达到一定的质量和风量。在煤矿通风系统中，风流的稳定性主要涵盖了通风系统网络分支的风量变化和风流方向变化。如果风阻出现变化，普通的分支只会对风量大小产生影响，而角联分支则会改变风流方向。煤矿的通风系统是一个非常复杂的系统，它是由矿井下各个通风巷道组成的。我国很多地区的煤矿开采条件恶劣，地质条件差异较大，一些地区的瓦斯涌出量很大，因此矿井下的通风结构变化较大，煤矿通风系统也较为复杂。例如，较大的煤矿通风系统具有上千个网络节点，其分支甚至能够达到数千条，而角联分支最高可以达到45%左右的比例，整个矿井巷道长度从50到200公里不等，矿井中的通风设备通常有几十个，用风作业区域可达数百个。可见煤矿通风系统的稳定性对于煤矿正常开采非常重要。
三、煤矿通风系统的优化设计
（一）传统通风系统结构
以往的通风系统普遍使用的是通风机—立式主风门—检修风门结构，如下图：
通常情况下，检修风门处于打开状态，若1号风道中的两台通风机正常运行，1号风道的立式主风门处于开启状态，之后要进行倒机，关闭1号通风机，开启2号通风机。这个过程中我们可以知道，在倒机时存在一段停风时间，如果在1号通风机关闭情况下，2号通风机由于各种故障造成启动困难，则会导致矿井下瓦斯积聚，发生不安全事故。
（二）优化方案
该方案主要解决了在通风系统倒机过程中产生的短时间停风现象可能引发的不安全事故，这种不停风进行倒机的方案主要是通过在风道上方增加百叶窗式的平式对空风门来实现的，以保证在倒机时矿井下各作业地点的风量不变，如下图：
采用优化方案后，将通风系统和PLC自动控制系统相结合，我们仍然假设立式检修风门处于打开状态，若1号风道中的两台通风机正在正常运行，1号风道的主风门处于开放状态，而平式对空风门是关闭状态。把立式主风门和平式对空风门的开关信号输入PLC，另外将每个通风机的交流接触器的辅助触点信号同时输入PLC。其倒机过程阐述如下：当PLC检测到1号风道通风机开始运行、立式主风门全部开启、平式对空风门全部关闭，2号风道的通风机处于关闭状态、立式主风门和平式对空风门全部关闭→打开2号风道的平式对空风门→打开2号风道通风机→打开2号风道的立式主风门与1号风道的平式对空风门→将1号风道的立式主风门和2号风道的平式对空风门关闭→将1号风道的通风机关闭→将1号风道的平式对空风门关闭，顺利完成倒机。整个倒机过程完全由PLC进行自动控制，更大的促进了煤矿通风系统的稳定性和安全性。
四、结语
综上所述，煤矿的通风系统是保障煤矿安全生产的重要条件，如果不能保证通风系统安全稳定工作，不做好煤矿通风系统的安全管理工作，将极大可能导致煤矿各种安全事故的发生。在煤矿生产的过程中，应该从管理方面入手，确保煤矿通风系统稳定运行，防止各类事故隐患出现，预防各种人为因素以及环境因素，对于各种安全隐患问题采取有针对性的科学合理的预防措施，最大限度的避免由于通风系统问题引发的煤矿安全事故，有效保障煤矿采矿作业能够顺利平稳进行，从而推动煤矿企业持续稳定健康发展。
参考文献
[1]王远广.煤矿通风系统改造[J].煤炭技术，2009（06）：P79.
[2]沈能.煤矿通风系统存在的问题及发展[J].中国新技术新产品，2010（20）：P161.
